攀西钒钛磁铁矿高压辊磨超细碎产品选铁试验研究

郭小飞，袁致涛，严 洋，2，韩跃新

（1.东北大学，辽宁 沈阳110004；2.成都利君实业股份有限公司，四川 成都610045）

我国的钒钛磁铁矿资源分布广泛，储量和开采量居全国铁矿的第三位。已探明储量达61.9亿t，占全国探明铁矿总储量的11.6%。其中四川攀西地区已探明的钒钛磁铁矿储量约10亿t，主要集中分布在攀枝花、白马、红格、太和四大矿区［1］。经过多年的科研攻关，攀西地区的钒钛磁铁矿选铁和选钛的技术已达到国际领先水平。以密地选矿厂为例，目前该地区选铁工艺主要以“阶段磨矿、阶段磁选”为主，铁精矿TFe品位达54.28%以上，回收率73.06%［2］。

随着“节能降耗”的观念在矿物加工领域愈发得到重视，高压辊磨机作为“多破少磨”技术中的一种高效设备，已经成为国内外关注的焦点［3－5］。使用高压辊磨机对攀西钒钛磁铁矿进行超细碎，采用控制分级粒度为3.2mm的全闭路循环工艺，并使用颚式破碎机将相同矿石破碎至3.2mm以下进行选别对比试验，两种破碎产品的粒度特性曲线如图1所示。

使用湿式粗粒弱磁选机对高压辊磨超细碎的钒钛磁铁矿进行分选试验，将钒钛磁铁矿中的“铁”（钛磁铁矿）和“钛”（钛铁矿）在一定程度上分离开，进行“铁钛平行分选”，湿式粗粒磁选的精矿进入选铁流程（磨矿－弱磁选），湿式粗粒磁选的尾矿和选铁尾矿由于TiO2含量较高，进入选钛流程（磨矿－强磁－浮硫－浮钛）。本文主要针对选铁试验进行研究。

图1 两种破碎形式下－3.2mm钒钛磁铁矿粒度特性曲线

1 矿石性质

试验矿石取自攀钢密地选矿厂，其化学多元素分析和铁物相分析结果，分别如表1、表2所示。

表1 原矿化学多元素分析结果／%

表2 原矿铁物相分析结果／%

化学多元素分析和物相分析结果表明，钒钛磁铁矿中的铁主要以钛磁铁矿、钛铁矿和少量的黄铁矿以及磁黄铁矿的形式存在，其中钛磁铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿中铁的分布率总计为85.74%，钛磁铁矿中的钛将进入铁精矿中，从而造成铁精矿中钛含量较高并影响钛精矿的钛回收率。硫元素会影响铁精矿和钛精矿的质量，因此在选铁和选钛的过程中应注意硫的走向并脱硫［6］。

2 高压辊磨超细碎产品选铁试验

2.1 湿式粗粒磁选试验

利用实验室型筒式弱磁场电磁磁选机对高压辊磨机超细碎钒钛磁铁矿进行分选，选择磁场强度分别 为：79.9kA／m、95.4kA／m、119.25kA／m、159kA／m，试验结果如图2所示。

图2 磁场强度对粗粒磁选精矿指标的影响

高压辊磨超细碎的－3.2mm钒钛磁铁矿，－0.45mm粒级含量大于55%，部分矿物发生单体解离。由图2可知，随着磁场强度的升高，精矿品位降低，精矿回收率升高。当磁场强度大于119.3kA／m时，精矿品位继续下降，但回收率升幅减小。因此，选择磁场强度为119.3kA／m时进行粗粒磁选，精矿TFe品位可达41.28%，回收率为83.88%。尾矿中Fe品位14.19%，TiO2品位为10.84%，可以直接进入选钛流程。

2.2 粗粒磁选精矿磨矿和磁选试验

在浓度为70%的条件下，进行了磨矿时间对粗粒磁选精矿磨矿细度的影响试验。结果表明，随着磨矿时间的增加，－0.18mm粒级含量迅速增加，当－0.18mm粒级含量为95.38%时，－0.074mm粒级含量为45.08%。

在磁场强度为95.4kA／m的条件下，分别对不同磨矿细度的粗粒磁选精矿进行磁选试验，试验结果如图3所示。

图3 磨矿细度对二段磁选精矿指标的影响

随着磨矿细度的增加，精矿品位迅速增加，当－0.18mm含量达95%（相当于－0.074mm含量为45%）时，精矿 TFe品位可达54.34%，回收率88.71%，与密地选矿厂生产铁精矿基本持平。

在磨矿细度－0.18mm含量占95%的情况下，进行磁场强度的条件试验。选择磁场强度条件分别为63.6kA／m、79.5kA／m、95.4kA／m、111.3kA／m时进行试验，结果如图4所示。

图4 磁场强度对二段磁选精矿指标的影响

由图中可知，随着磁场强度的升高，精矿品位降低，回收率升高。当磁场强度大于95.4kA／m，精矿品位下降依然较快，但是回收率升幅减慢。所以选择磁场强度为95.4kA／m时进行二段磁选试验，精矿Fe品位达54.21%，回收率90.37%。

2.3 精选试验及实验室开路试验

使用东北大学自主研制的Φ200mm电磁精选机对二段磁选精矿进行精选试验［7］。脉动电流为0.7A，固定电流为1.4A，上升水流速为100mL／s，试验结果如表3所示，精矿TFe品位可提高至55.08%，作业回收率97.00%。

采用上述工艺对高压辊磨超细碎后的钒钛磁铁矿进行实验室的选铁开路实验，结果如图5所示。

表3 电磁精选机分选指标

图5 高压辊磨超细粉碎钒钛磁铁矿开路选铁试验数质量流程图

3 颚式破碎产品实验室选铁试验

采用“阶段磨矿、阶段磁选”流程对颚式破碎的－3.2mm钒钛磁铁矿进行选铁试验，一段磨矿细度－0.074mm含量45%，一段磁选磁场强度为119.25kA／m，二段磨矿细度为－0.074mm含量占65%，二段磁选磁场强度为95.4kA／m，精矿采用电磁精选机进行精选，数质量流程如图6所示。

图6 颚式破碎机粉碎钒钛磁铁矿选铁试验数质量流程

由图5和图6可以看出，颚式破碎机粉碎钒钛磁铁矿采用“阶段磨矿－阶段磁选”工艺，两段磨矿细度至－0.074mm含量占60%，得到的铁精矿Fe品位较“铁钛平行分选”工艺一段磨矿细度－0.074mm含量占45%时得到精矿的品位低0.1个百分点，回收率高0.43个百分点。

高压辊磨磨超细碎钒钛磁铁矿“铁钛平行分选”工艺仅需一段磨矿得到的选别指标与颚式破碎产品“阶段磨矿－阶段磁选工艺”得到的选别指标基本持平，能耗降低明显。这主要是由高压辊磨机超细碎过程中的“料层粉碎”造成的，“料层粉碎”能够使矿石颗粒中产生大量的微裂纹，同时超细碎产品中细粒级别含量大幅增加，因此在相同的磨矿细度条件下，高压辊磨超细碎产品的单体解离度要高于颚式破碎产品。

4 结论

1）高压辊磨机全闭路工艺将攀西钒钛磁铁矿超细碎至－3.2mm后，可采用湿式粗粒弱磁选机将钒钛磁铁矿中的“铁”和“钛”分离开，进行“铁钛平行分选”。

2）湿式粗粒磁选精矿一段磨矿至－0.074mm含量占45%，经两次磁选精矿Fe品位可达55.05%，回收率70.64%。采用“阶段磨矿、阶段磁选”工艺对颚式破碎的－3.2mm钒钛磁铁矿进行选别，两段磨矿至－0.074mm含量占60%，磁选精矿Fe品位可达54.95%，回收率71.07%。在选别指标相近的情况下，前者较后者节约一段磨矿，能耗明显降低。

3）高压辊磨超细碎产品中，由于“料层粉碎”作用产生的大量微裂纹和细粒级别大幅增加，导致相同磨矿细度下高压辊磨超细碎产品较颚式破碎产品的单体解离度明显提高。

［1］朱俊士.中国钒钛磁铁选矿选矿［M］.北京：冶金工业出版社，1996.

［2］周灵初，刘伟，何晓.攀钢密地选矿厂阶段磨选工业试验［J］.金属矿山，2007（2）：38－41.

［3］朱菱，李从德，宋晓刚.高压辊磨机新型应用工艺流程［J］.现代矿业，2011（2）：97－99.

［4］李云龙，王淀佐，黄圣生，等.高压料层粉碎理论的应用［J］.中国陶瓷工业，2004，11（2）：29－32.

［5］葛新建.高压辊磨工艺在我国冶金矿山的应用现状［J］.现代矿业，2009（9）：1－5.

［6］杨任新.应用高压辊磨机的红格钒钛磁铁矿选矿工艺研究［J］.金属矿山，2011（2）：47－51.

［7］袁致涛，李艳军，韩跃新.复合磁场精选机的研制与试验［J］.金属矿山，2006（3）：65－67.